发动机构造-11其它类型车用发动机.ppt

第2章 发动机构造,2.11 其它类型车用发动机,2.11 其它类型车用发动机,车用发动机大部分是汽油机和柴油机。但是从解决能源短缺、环境污染和生态失衡等问题，发展起来了其它类型动力机械。近些年来，人们一直在研究混合动力汽车、电动汽车和代用燃料汽车。 压缩天然气汽车及液化石油气汽车 电动汽车,2.11.1 CNG及LPG汽车,（一）概述 以压缩天然气和液化石油气为燃料的汽车，分别称为压缩天然气汽车(CNGV)和液化石油气汽车(LPGV)。 天然气：主要成分甲烷，20MPa以上高压液化 石油气：丙烷、丁烷和少量的乙烷和戊烷，1.6MPa下液化 CNG和LPG的主要优点： 1)天然气和液化石油气在常温气态，容易与空气混合形成均匀的可燃混合气，燃烧完全，大幅度减少CO、HC和微粒的排放。火焰温度低，因此NOx的排放量也相应减少。 2)天然气辛烷值高达130，液化石油气的辛烷值也在100左右，可提高发动机的压缩比，从而获得较高的发动机热效率。 3)冷起动性和低温运转性能良好 4)燃烧界限宽，稀燃特性优越。 5)不稀释润滑油，延长润滑油更换周期和发动机使用寿命。,LNG和LPG的缺点是： 1)因为天然气在常温、常压下是气体，所以其储运性能差。 2)一次充气的续驶里程短。 3)CNG或LPG均呈气态进入气缸，使发动机充量系数降低；另外，与汽油或柴油相比，CNG或LPG的理论混合气热值小，因此，燃用CNG或LPG将使发动机功率下降。,2.11.1 CNG及LPG汽车,（二）两用燃料发动机 汽油/CNG两用燃料发动机 将汽油机改装为汽油/CNG两用燃料发动机之后，当燃用天然气时，发动机的功率和转矩都会明显下降。有研究表明，适当提高改装机的压缩比不仅可以减小功率损失还能改善发动机的燃料经济性。,2.11.1 CNG及LPG汽车,CNG供给系统组成及工作原理,2.11.1 CNG及LPG汽车,汽油/LPG两用燃料发动机 LPG供给系统与CNG供给系统相同相似。大多数车用LPG供给装置与CNG供给装置的基本部件都可以通用，唯有LPG供给系统的车用气瓶及其附件、管阀件有些特殊的要求。,2.11.1 CNG及LPG汽车,电控CNG喷射系统 步进电机伺服阀和比例调节式混合器的电控CNG闭环控制系统能够改善空燃比的控制精度，但是小气量工况的空燃比仍然难以准确稳定地控制。,电控LPG喷射系统 取消混合器式闭环控制LPG供给系统中的混合器，代之以气体喷射器，再将蒸发调压器的出口压力调节到0.5MPa，构成电控LPG喷射系统。,2.11.2 电动汽车,以蓄电池或燃料电池为动力、在市区街道或城间公路上行驶的用电动机驱动的汽车 第一辆电动汽车，1873年由英国人R戴彼特逊用手工制作的。此后电动汽车发展很快，自19世纪末到20世纪初，电动汽车几乎成为汽车的主流。,2.11.2 电动汽车,电动汽车优点 1)在行驶中无废气排出，不污染环境，“零排放”。 2）能源有效利用率高。 3)振动及噪声小，车厢内外十分安静。 4)结构简单，维修使用方便。 电动汽车缺点 1）续驶里程短 2）成本高 3）充电时间长 ,2.11.2 电动汽车,电动汽车的组成 电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成 电力驱动系统包括电机控制器、电动机、机械传动装置和车轮 电源系统包括电源、能量管理系统和充电机， 辅助系统包括辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调,2.11.2 电动汽车,电力驱动系统 驱动方式分为电动机中央驱动和电动轮驱动 电动机、固定速比减速器和差速器等构成电动机中央驱动系统,2.11.2 电动汽车,驱动电机 直流电动机：加速时驱动力大、调速控制简单、技术成熟。但是换向时产生电火花，换向器容易烧蚀，电刷容易磨损，需经常维护。接触部分存在摩擦损失，电机效率降低，限制转速。 永磁直流无刷电动机：它由电动机本体、转子位置传感器和电子开关控制电路组成。其中电子开关控制电路起到了普通直流电动机中换向器的作用。 交流感应电动机：结构简单、坚固耐用、价格便宜、工作可靠、效率高和免维护等优点。 开关磁阻电动机：定子和转子均由普通硅钢片叠压而成，只在定子上绕有集中绕组。优点：结构简单、坚固耐用、成本低，可在极高的转速下工作，能适应高温和强振动的工作环境；起动转矩大，低速性能好；调速范围广，控制灵活，易于实现各种特殊要求的转矩-转速特性；在宽广的转速和功率范围内都有很高的效率。,2.11.2 电动汽车,电源系统 主要类型：蓄电池、燃料电池 蓄电池的主要性能指标： 1）比能量单位电池质量所能存储的电量(Wh/kg) 2）能量密度-单位电池体积所存储的电量(Wh/L) 3）比功率-单位电池质量所能输出的功率(W/kg) 4）功率密度-单位电池体积所能输出的功率(W/L) 5）循环寿命,2.11.2 电动汽车,动力电池种类 铅酸电池：技术成熟，价格便宜，电流大以及良好的高低温性能 镍隔(Ni-Cb)电池：比能量高，可快速充电，使用寿命长，抗电流冲击能力强，工作温度范围宽，内阻小。 镍氢(Ni-MH)电池：与Ni-Cd电池有许多相同的特性，但由于无镉，因此不存在重金属污染问题。 钠硫(Na-S)电池：有很高的比功率和比能量，但其工作温度高，再加上钠的活化性和腐蚀性，因此在结构设计上必须保证坚固和安全。 锂离子(Li-Ion)电池：单体额定电压高，比能量和能量密度高和使用寿命长等优点。成本高，安全问题等,2.11.2 电动汽车,混合动力汽车 指装有内燃机与电动机两种动力的汽车 内燃机与电动机联接方式分为串联型、并联型和串并联型。混合动力汽车既能减少汽车对环境的污染，又能延长续驶里程。,ISG轻度混合系统 在相当于柴油机飞轮的位置安装一个6KW的紧凑型感应电动机，在柴油机侧和变速器侧各装有自动操纵的离合器。当柴油机侧的离合器处于分离状态时，轿车由电力驱动。当轿车由柴油机驱动时，柴油机侧的离合器接合。此时感应电动机的转子起飞轮作用，而且该电动机还作为起动机和交流发电机使用。,课堂思考,1.如何评价CNGV和LPGV的发展前景? 2.电动汽车能否取代燃油汽车?要普及电动汽车需解决哪些关键技术? 3.如何看待混合动力汽车,